西方蜜蜂抗螨行為相關QTL的研究進展

（吉林省養蜂科學研究所，吉林 132021）

1 西方蜜蜂的抗螨行為多態性

隨著西方蜜蜂養殖的普及，越來越多的蜂農在養殖過程中會遇到瓦螨肆虐的問題，并且使用化學藥物無法解決，所以人們對蜜蜂自身抵抗瓦螨機制的研究產生了濃厚興趣。狄斯瓦螨，簡稱瓦螨，是影響西方蜜蜂蜂群生存與繁衍的一個體外寄生蟲[1]，以蜜蜂血淋巴為食，損害蜜蜂的頭部和腹部。同時，瓦螨又是多種蜜蜂病毒的載體。在雙影響因素作用下，西方蜜蜂死亡率明顯增高[2]。為了降低瓦螨對蜜蜂的傷害，研究人員開始尋找對抗瓦螨的方法。使用化學除螨劑是最常規的手段，但是隨著瓦螨抗藥性的提高，這種手段的效率逐漸降低。Amir NajiKhoei[3]等人對波斯蜜蜂（Apis mellifera meda）的瓦螨抗性進行了研究，結果發現，在波斯蜜蜂中存在著很高的瓦螨抗性變異，并且也證實培育和生產這種抗螨蜜蜂的可能性。C.A.Medina-Flores[4]等人對墨西哥非化西蜂和純西蜂在3種不同的地理生態環境下的抗螨表現進行了研究，結果發現，非洲化西蜂的抗螨性顯著高于純種西蜂，并且溫和干燥的氣候相比于炎熱和潮濕的氣候更利于抗螨。

普遍認為，西方蜜蜂對瓦螨沒有耐受性。但是，這并不排除西方蜜蜂存在抗螨行為多態性。事實上，Locke和Fries[5]通過10多年的研究發現，瑞典哥特蘭島（Gotland）上的西方蜜蜂展現出很強的瓦螨耐受性；Freis和Bommarco等人通過交叉感染實驗得出結論：哥特蘭島上的西蜂具有抗螨性，而且這種抗性不僅僅針對當地的螨蟲；哥特蘭島上的蜂群抗螨的一種機理是其可以導致螨蟲的雄性不育[6]螨行為具有一定的多態性。

2 數量性狀位點(QTL)

2.1 QTL理論簡介

近些年在蜜蜂數量性狀研究過程中，普遍利用定位數量性狀位點（quantitative traits loci，QTL）來探索決定表型變異的染色體位點并估計其遺傳效應[7]。QTL是指能影響一個種群某個數量性狀變化的一段DNA區域或幾個基因。近期發現，一個數量性狀的QTL并不很多，一般為4～8個。每個QTL為一個孟德爾因子，它可能是一個基因，也可能是由2個或2個以上的基因組成的基因群。QTL的特點是有加性效應和顯性效應，但主要以加性效應為主，還存在少數的超顯性效應和上位效應。定位QTL最常用的方法是集群分離分析法、候選區域篩選法和基因組掃描法[8]。

QTL定位需要一個適合的定位群體，由于蜜蜂具有相對較短的世代間隔、成熟的人工繁殖技術及雄性單倍體的特點，所以在分子水平上研究復雜的數量性狀是可行的。具體過程一般采用孫女設計法[9]，但是可根據具體性狀、定位群體、雜交方案及表型統計群體進行適當調整。

蜜蜂QTL定位應用最多的方法是區間作圖法（QTL Maping），QTL Mapping的主要任務就是以QTL的數量、位置、影響和互作為依據，來研究表型水平上與遺傳水平上變化的聯系。通過此方法針對某一性狀可以得到某一染色體區域的LOD值曲線，其能反映QTL在染色體具體位置上出現的可能性大小，LOD值與可能性大小呈正相關。

2.2 定位QTL方法在解析生物相對性狀及西方蜜蜂抗螨性上的應用

集群分離分析法解析蜜蜂QTL區域的研究較少，但是此方法在植物上的研究較多。1991年，首次提出并成功在萵苣F2代分離群體中篩選出3個與霜霉病抗性基因Dm5/8緊密連鎖的RAPD標記。其基本原理是通過具有相對性狀的一對親本雜交，在其任一分離后代群體中，根據個體表型或基因型的極端差異，選取一定量個體的DNA混合，構建2個相當于近等基因系的基因池（DNA pools）。因為只對性狀做了選擇，這2個池表型上是一對相對性狀，遺傳上也只存在目標基因區域上的差異，兩池間的DNA差異片段即可看作是與目標性狀連鎖的分子標記。通過更大群體中進一步驗證，就可確定該差異片段是否與目標基因連鎖以及連鎖程度[10]。

2011年Behrens等人采用哥特蘭島上未感染瓦螨的西方蜜蜂，對于其抗螨性，通過QTL作圖進行了分析。他們用216個微衛星標記，在基因組上篩選出一部分候選數量性狀位點。共在第4、第7和第9染色體上篩選出3個區域，如圖1。通過研究，雖然發現這3個區域各自對抗螨性的作用較小，但是這3個區域聯合起來，通過異位顯性對于螨蟲的抑制作用效果顯著[11]。

2015年的一個QTL作圖研究確認了第7染色體上存在一個區域，主要負責蜜蜂對螨蟲的抗性。在這個研究中，通過對比哥特蘭島2000年無瓦螨的原始蜂群和2007年感染瓦螨的處理蜂群，采用微衛星掃描重點候補QTL區域，研究了這2個蜂群的潛在聯系。通過基因標記檢測發現，基因漂變已經引起處理蜂群遺傳多樣性的極度減少。另外，相比于這種單純基因漂變，其整體性雜合度的降低，在第7染色體上的2個位點顯現出更加強烈的多樣性的降低。在此研究中篩選出11個基因，其中有一個可以作為減少瓦螨繁殖的候選基因——GMCOX18（葡萄糖甲醇膽堿氧化還原酶18）。GMCOX18可能改變幼蜂體內一種揮發物質的釋放，而這種物質可以觸發瓦螨的卵子發生[12]。

圖1 哥特蘭島西方蜜蜂部分QTL圖譜

2015年Maria等人通過俄羅斯蜜蜂和意大利蜜蜂，對高瓦螨敏感度衛生習慣（VSH）的QTL進行了分析。結果發現俄羅斯蜜蜂相對于意大利蜜蜂表現出更高的瓦螨抗性，而且巢脾減少的百分比和雌性瓦螨的繁殖率這2個表型參數與VSH基因型分布的關聯度較為顯著[13]。

3 結語

近年蜜蜂QTL研究比較成熟的領域集中在蜜蜂的取食行為、自衛行為、體長及逆向學習這4個方面，并且在染色體水平上進行了具體定位，得到了各方面的驗證[7]。但是關于蜜蜂抗螨行為的研究非常少，上述2個QTL作圖的研究結果顯示，基因篩選與基因掃描法不僅可以分析蜜蜂的抗螨性，而且使單基因試驗分析蜜蜂抗螨性成為可能，另外還加深了人們對蜜蜂抗螨機制的理解。最后，這2個研究均在蜜蜂第7染色體上尋找到相關區域與蜂螨繁殖有關聯，在H Michae的研究中還鎖定了一個基因-GMCOX18，可見蜜蜂第7染色體對于研究蜂螨抗性具有一定潛力，可以作為以后研究的主要對象。近期發現的VSH數量性狀遺傳位點與雌性瓦螨的繁殖率關聯顯著，其可以作為研究蜜蜂瓦螨抗性遺傳機制的入手點。隨著蜜蜂后基因組時代的到來，QTL定位技術與基因芯片技術和生物信息學手段不斷結合[7]，可以更加完美的使相應問題得到解決。